Що таке PH і кислотно-лужний баланс

Основна рідина, яка використовується як у побуті кожним із нас, так і в лабораторній практиці, на виробництві, це оксид водню чи вода. В ідеалі це рідина без кольору та запаху, але відсутність візуальних ознак зовсім не говорить про те, що у воді немає жодних домішок. Вона має цілу низку параметрів – від кількості та концентрації розчинених солей до каламутності, прозорості та електропровідності.
Але сьогодні ми поговоримо про так званий водневий показник (відразу видно зв'язок з атомами водню, які входять, як ми зазначили вище, в молекулу води) або PH.
Значення цієї величини має вирішальне значення у багатьох галузях людської діяльності:

• вирощування рослин: у домашніх умовах (городи, квіти будинку), поля фермерів із зерновими культурами, овочами, фруктові сади;
• акваріумістика та обслуговування плавальних басейнів;
• хімічна промисловість (вся побутова хімія – від мила та шампуні до пральних порошків побудована на значенні ПШ);
• медицина (ph крові, кислотно-лужний баланс у шлунку).

Що таке PH

Про кислотність та водневий показник

В ідеалі, вода, отримана наприклад з аквадистиллятора не має розчинених солей, кислот, лугів, а значить має низьку електропровідність (немає заряджених іонів) і є нейтральною. А ось наприклад електроліт має високе значення кислотності. Це у побутовому розумінні. Насправді, як ми побачимо, при збільшенні кислотності, показник пш навпаки стає нижчим. Але це оцінки суб'єктивні, а хотілося б мати чітке числове вираження.

У воді є набір іонів Н+ (позитивних) та Н- (негативні). У дистиляті їхня кількість однакова, саме тому така вода і вважається нейтральною.

Цікаво знати. Насправді, якщо дистильована вода не зберігається в герметично закритій тарі, то поступово її кислотно-лужний баланс зсувається у бік кислого середовища. Чому? Вуглекислий газ із повітря вступає у хімічну реакцію з поверхнею води. В результаті утворюється карбонова (вугільна) кислота, що призводить до закислення води та може бути виявлено чутливим PH метром.

Звідси можна зробити 2 висновки:

1. Воду потрібно використовувати відразу або протягом короткого часу, оскільки підвищений рівень пш може вплинути на результат лабораторного дослідження.
2. Зберігати воду необхідно в гарно закритому посуді.

Що станеться, якщо в чисту від домішок та хімічних сполук воду додати трохи соляної кислоти? Іонів Н+ побільшає, а якщо замість кислоти долити миючий засіб на основі лугу, то збільшиться кількість іонів ОН–.

Важливо! Добуток кількості іонів (позитивних та негативних) залишається постійним. Тобто змінюється їхнє співвідношення між собою, а добуток незмінний.

Ось звідси береться термін кислотно-лужний баланс. Або можна навести аналогію з вагами. Одна чаша може бути вищою, а інша нижче. Вони можуть змінюватися місцями, залежно від ваги гирек та вантажів. Але точка підвісу, на якій важить коромисло з чашами, у будь-якому випадку залишається незмінною.
Так і баланс водного розчину зміщується у той чи інший бік.

Шкала кислотності ПШ

Отже, вміст іонів OH- і H+ в дистильованій воді однаковий. Підраховано, що в одному літрі води їх концентрація становить 10^-7 моль. Відповідно добуток складає 10^-14. Цифри вкрай малі та незручні.
Що робити ? Задіяти математичний апарат десяткових логарифмів. Тобто перейти від ступеня до операцій над показниками ступенів. Тобто ми переходимо до двоцифрових цифр, для чого навіть не потрібен калькулятор.
Єдине - перед логарифмом потрібно поставити мінус, щоб позбавитися від негативного показника ступеня.
Що маємо ? -Lg(10^-7)=-(-7). Тобто ми перейшли до відносної величини.
Тепер уточнимо термінологію, щоб правильно оцінювати результати вимірювання.

1. Чим менше значення PH, тим більше кислий розчин (2-3-5). Наприклад, кислота в акумуляторній батареї автомобіля.
2. І навпаки, чим більше PH, тим більше лужне середовище. Наприклад у миючих засобах, пральних порошках, зі зростанням пш (який досягає 8-10 і навіть 12-14), хімія стає більш ефективною з погляду відпрання складних забруднень, але паралельно зростає їх небезпека для рук, очей людини, якщо туди потрапляє луг (з точки зору хімії це різновид основ, які включають гідроксильну групу OH - KOH, NAOH і т.д.) і дуже ймовірний хімічний опік.

Вимірювання PH метром

Так, завдяки шкалі PH, вся різноманітність кислотних і лужних розчинів, що існують у світі (і нейтральних звичайно теж), зводиться до значень від 0 до 14. Саме з цього діапазону відображаються цифри на дисплеї РН метра.

І останнє, що слід зазначити, що математично та хімічно означає збільшення ПШ на 1 значення. Наприклад, шляхом вимірювання виявлено, що результат дослідження проби ґрунту в лабораторних умовах змінився за сезон - з червня до серпня і замість 6 PH стало 7. Це може бути, наприклад, через внесення добрив. Як ми з'ясували, це означає, що показник ступеня збільшився на 1, але оскільки основа логарифму десяткова, то сама концентрація іонів зросла в 10 разів!
Ще раз оцінимо, що нам не доводиться оперувати з дуже великими, ні дуже маленькими величинами, а працювати з цифрами в межах другого десятка максимум.